Programma del corso di Fisica Generale II (Modulo A) tenuto dalla prof. G. Selvaggi per il corso di laurea in Fisica
A.A. 2010−11.
ELETTROSTATICA
GENERALITÀ SULLE AZIONI ELETTRICHE: forze elettriche; elettricità positiva e negativa;
definizione di carica elettrica; legge di Coulomb; principio di sovrapposizione.
CARICA ELETTRICA E MATERIA: conduttori: induzione elettrostatica; elettroscopi semplici;
pozzo di Faraday; quantizzazione della carica elettrica; costituenti elementari dell'atomo; osservazioni conclusive.
CAMPO ELETTROSTATICO: definizione operativa del campo elettrico; unità di misura per il
campo elettrico; campo elettrico prodotto da più cariche puntiformi; campo elettrico prodotto da
distribuzioni continue; rappresentazione del campo elettrostatico E mediante linee di forza; tubo
di forza; flusso del campo elettrostatico; teorema di Gauss; teorema di Gauss e linee di forza; derivazione del campo elettrico dal teorema di Gauss in situazioni di simmetria; discontinuità di E
attraverso una superficie carica.
POTENZIALE ELETTRICO: spostamento di una carica in un campo elettrostatico; forze elettrostatiche conservative; energia potenziale elettrostatico; potenziale elettrostatico; superfici equipotenziali; derivazione del campo elettrico dal potenziale; valutazione approssimata del potenziale.
FORMULAZIONE DIFFERENZIALE DELL’ELETTROSTATICA: proprietà integrali del
campo elettrostatico; teorema di Gauss in forma differenziale; divergenza di un campo vettoriale;
trasformazione di un integrale di superficie (flusso) in un integrale di volume: teorema della divergenza; valutazione della divergenza in coordinate cartesiane ; proprietà della circuitazione del
campo elettrostatico in termini differenziali; rotazionale di un campo vettoriale; trasformazione
dell’integrale di circuitazione in un integrale di flusso: teorema di Stokes; calcolo delle componenti cartesiane del rotazionale; uso formale degli operatori differenziali; proprietà differenziali
del campo elettrostatico; equazioni di Poisson e di Laplace per il potenziale elettrostatico; alcune
proprietà delle funzioni armoniche; equilibrio nel campo elettrostatico; osservazioni.
CORPI CONDUTTORI NEL CAMPO ELETTRICO: conduttori in equilibrio in un campo elettrostatico; potenziale dei conduttori in equilibrio: densità di carica sulla superficie di un conduttore;
forza sulle cariche in superficie ad un conduttore: pressione elettrostatica; effetto delle punte; problema fondamentale dell’elettrostatica; schermo elettrostatico: campo elettrostatico e potenziale
all’interno di una cavità in un conduttore; cariche introdotte nella cavità di un conduttore; la “terra”
come conduttore a potenziale nullo; metodo delle immagini; carica puntiforme a distanza h da un
piano conduttore illimitato; carica puntiforme a distanza h dal centro di un conduttore sferico a potenziale nullo o elettricamente isolato; conduttore sferico in un campo elettrico uniforme.
CAPACITÀ ELETTROSTATICA: capacità elettrostatica di un conduttore isolato; unità di misura per la capacità; coefficienti di capacità ed induzione per un sistema di conduttori; condensatori; capacità relativa; calcolo della capacità di condensatori che presentano particolare simmetria;
connessione di più condensatori in serie o in parallelo; analisi di reti di condensatori.
ENERGIA NEL CAMPO ELETTROSTATICO: energia potenziale di un sistema di cariche; energia di un sistema di conduttori carichi in equilibrio; energia immagazzinata in un condensatore; localizzazione dell’energia nel campo elettrico.
POTENZIALE PRODOTTO DA DISTRIBUZIONI DI CARICA: SVILUPPO IN MULTIPLI:
corpi isolanti in un campo elettrico; dipolo elettrico; potenziale di un dipolo; campo generato da
un dipolo; azioni di un campo elettrostatico uniforme su un dipolo; energia di un dipolo in un
campo elettrostatico; forza di trascinamento su un dipolo; sviluppo del potenziale in multipli; dipolo equivalente ad una distribuzione a carica nulla.
DIELETTRICI: corpi isolanti nel campo elettrico; densità di polarizzazione; campo e potenziale
prodotti dalla polarizzazione; polarizzazione uniforme; lastra dielettrica polarizzata; campo esterno; cariche superficiali equivalenti; campo elettrico all’interno del dielettrico; polarizzazione
non uniforme; polarizzazione indotta dal campo elettrico; molecole apolari; polarizzabilità atomica; polarizzazione con molecole polari (cenni); suscettività dielettrica; dielettrici lineari; equazioni fondamentali dell’elettrostatica in presenza di dielettrici; vettore spostamento di Maxwell;
campo D nei dielettrici lineari ed omogenei; rifrazione delle linee di E e di D; dielettrico non
omogeneo; lastra con K variabile linearmente; capacità dei condensatori con dielettrico; densità
di energia in un dielettrico; forza tra le armature di un condensatore piano; forza agente su un dielettrico parzialmente inserito tra le armature di un condensatore; quadro riassuntivo delle unità di
misura.
CORRENTI ELETTRICHE
CORRENTI ELETTRICHE: intensità e densità di corrente; conservazione della carica elettrica;
equazione di continuità; dipendenza della densità di corrente dal campo elettrico; Legge di Ohm;
legge di Ohm in forma integrale; connessione di più resistenze in serie ed in parallelo; resistenza
tra due elettrodi in un conduttore esteso; Resistenza di conduttori estesi; tempo di rilassamento di
un conduttore omogeneo; carica e scarica di un condensatore; energia dissipata nel passaggio di
corrente elettrica: effetto Joule; bilancio energetico nei processi di carica e scarica di un condensatore.
GENERATORI E FORZA ELETTROMOTRICE: bilancio energetico in un circuito percorso da
corrente stazionaria; generatori elettrici; legge di Ohm generalizzata; misura della f.e.m. di un
generatore; generatori nei circuiti; analisi di circuiti in regime stazionario; leggi di Kirchhoff.
MAGNETOSTATICA
CAMPO MAGNETICO: azione dei magneti su cariche elettriche in moto: campo magnetico;
forza di Lorentz; Invarianza relativistica della carica elettrica; moto di cariche elettriche in un
campo magnetico uniforme; ciclotrone; determinazione del rapporto e/m; spettrografo di massa;
moto elicoidale in un campo magnetico.
CAMPO MAGNETICO E CORRENTI STAZIONARIE: effetto Hall; forze magnetiche sulla
corrente elettrica; forza tra correnti parallele; Ampère assoluto; campo magnetico prodotto da
correnti rettilinee e parallele; teorema di Ampère; differenziali del campo magnetico; Analogia
con il campo elettrostatico: potenziale vettore; potenziale vettore generato da un circuito filiforme; derivazione del campo magnetico mediante il potenziale vettore: campo magnetico prodotto
da un foglio piano indefinito di corrente; legge di Ampère Laplace; campo prodotto da una spira
piana di forma circolare in un punto del suo asse; principio di equivalenza di Ampère; azione di
un campo B su una spira elementare.
ELETTROMAGNETISMO
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA: legge di Faraday; legge di Lenz; origine della forza elettromotrice indotta; fenomeni di induzione su circuiti in movimento: forza di Lorentz; sbarretta
in moto su binari; spira in moto traslatorio in un campo uniforme; spira in moto traslatorio in un
campo non uniforme; spira in rotazione in un campo magnetico uniforme e stazionario; caso generale; fenomeni di induzione dovuti a variazioni del campo magnetico nel tempo; campo elettrico indotto; legge di Faraday in forma differenziale; proprietà del campo elettrico in situazioni
non stazionarie; betatrone; violazioni apparenti della legge di Faraday; disco di Barlow; disco di
Barlow come motore; correnti parassite o correnti di Foucault: schermo magnetico; mutua induzione; autoinduzione; fenomeni induttivi nei circuiti; valutazione del coefficiente di autoinduzione; analisi di circuiti in regime non stazionario; analisi dei circuiti RL.
ENERGIA ASSOCIATA ALLE CORRENTI: bilancio energetico nei circuiti induttivi; localiz-
zazione dell’energia nel campo magnetico; energia magnetica di due spire mutuamente interagenti.
EQUAZIONI DI MAXWELL: estensione del teorema di Ampère a situazioni dinamiche; corrente di spostamento; contributo della polarizzazione al campo magnetico; teorema di Ampère−Maxwell generalizzato; equazioni fondamentali dell'elettromagnetismo.
Testi consigliati:
M.T. Chiaradia L. Guerriero G. Selvaggi
FISICA II ELETTROSTATICA E CORRENTI
Adriatica Editrice Bari
M.T. Chiaradia L. Guerriero G. Selvaggi
FISICA II ELETTROMAGNETISMO
Adriatica Editrice Bari
